Geotermikus energia és földhő hasznosítás Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Gépészmérnöki Kar Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék Dr. Ősz János Geotermikus energia és földhő hasznosítás

Geotermikus energia potenciál Világ: csak nagyon kis hányada hasznosítható. A földkéreg felső 3,5 km-es héjának hőtartalma 1022-1023 J. A hővezetéssel felszínre kerülő, szárazföldre jutó teljesítmény 9 TW, de ezt az igen kis gradiens miatt nem lehet „megcsapolni”. A hőhordozókban feljutó teljesítmény (6 GW) pedig ennek elenyésző hányada, s ennek is csak nagyon kis része hasznosítható, s csak lokálisan. A becsült potenciálok szórnak, felső határuk 1,15-0,30 TW (5-10 EJ/év). Magyarország: A 3 km-es mélységen belül fellelhető 2,5.103 km3-nyi hévizeink hőtartalmát 500 EJ-ra becsülik, de termálvizeink átlagos hőmérséklete (68 oC) alacsony, ezért ennek töredéke hasznosítható.

Hazai geotermikus tározók területei

1. Geotermikus energia A felszínre érkező fluidum (vízgőz+sók) nyomásának (p) és hőmérsékletének (t) hasznosítása. Geotermikus források: kis entalpiájú (t<90-190 oC), közepes entalpiájú (t=90-225 oC), nagy entalpiájú (t>150-225 oC). Hasznosítási lehetőségek: balneológia (gyógyfürdők t, c), egyedi fűtés és hmv, távfűtés, meleg (zöld) „házak” fűtése (t): Villamosenergia-termelésre (p és t) hazánkban vizsgálat alatt. Akkor megújuló, ha visszasajtolás, a kitermelt folyadék visszajuttatása a földkéregbe, mert a kút kimerül.

Metán-eltávolítás (Alföld)

Geotermikus hőforrású távhőrendszerek típusai

Távfűtés: Reykjavik

Távfűtés: Hódmezővásárhely városközpont visszasajtolás Mátyás u. Hódtó Fűtési kút 1 - 2 2300m 2000m 85°C 80°C 90/70°C R1 hmv-kút 1106 m 43°C hmv Hódtó MK 70/45°C R2 strand

Bansko [Macedonia] üvegház és szálloda integrált fűtés

Villamosenergia-termelés: flash-type mf mg 130-150bar 130-150°C visszasajtolás GT . K

Villamosenergia-termelés: binary-cycle mf visszasajtolás GT . K GF 1 2 munkaközeg : szervesanyag

Villamosenergia-termelés: nyomás- és hőhasznosítás

2. Földhő+hőszivattyús hőtermelés Elpárologtató (E): a földhő (Qa) hasznosítása a kisnyomású (pE) hűtőközeg elgőzölögtetésével. Kompresszor (K): a gőzfázisú hűtőközeg nyomásának növelése a kondenzátor nyomására (pK). A kompresszor hajtása: villamos, gázmotoros (további hőhasznosítás). Kondenzátor (K): a gőzfázisú pK-nyomású hűtőközeg kondenzációja, a kondenzációs hő elvonása fűtési vízzel. Fojtószelep (FSZ): a pK-nyomású, folyadékfázisú hűtőközeg nyomásának csökkentése pE-nyomásra, s eközben a hűtőközeg nagy része gőzfázisba kerül.

Hőszivattyús hőtermelés

Hőszivattyús (hűtő) hökörfolyamat

Energiafolyam ábra

Energetikai jellemző Fajlagos fűtési tényező (ill. teljesítmény-tényező): εf=2-6(15) a földhő (hulladékhő) „minőségének” (t és halmazállapot) függvénye.

HS földhő-források típusai

Erőmű és hőforrás illesztése a rendszerbe

Erőmű illeszkedése a VER-be

Erőműtípusok

Illeszkedés a VER üzemviteléhez P(t)fogyasztók=P(t)erőművek-P(t)veszteség. Időjárásfüggő erőművek → szivattyús tározós erőmű. Beépített (BT) és rendelkezésre álló teljesítmény (RT):

Támogatott ár és kötelező átvétel. Támogatások Beruházási (pl KEOP). Támogatott ár és kötelező átvétel. Jelenleg a támogatás 80-85 %-a földgáz-bázisú kapcsolt energiatermelés. A kötelező átvétel megmarad, de 2011-től versenyáron (csak 2010-ig támogatható az átvételi ár). CO2-adó, karbonmentes technológiák, zöldbizonyítványok.

Független erőművek kötelező áramátvételi díja (2008.01.01.) Megújuló energiából (20 MWe-nál kisebb, 5 MWe-nál kisebb vízerőmű, kivétel nap): 29,56 (csúcs), 26,46 (völgy), 10,80 (mélyvölgy) Ft/kWh. Nap: 26,46 (csúcs, völgy, mélyvölgy) Ft/kWh. Megújuló energiából (20-50 MWe, kivétel nap): 23,65 (csúcs), 21,17 (völgy), 8,63 (mélyvölgy) Ft/kWh. Megújuló energiából (50 MWe-nál nagyobb + használt berendezést magába foglaló erőműegység): 18,39 (csúcs), 11,77 (völgy), 11,77 (mélyvölgy) Ft/kWh. Hulladékból: 27,73 (csúcs), 19,11 (völgy), 9,97 (mélyvölgy) Ft/kWh.

Kapcsoltan termelt áram kötelező átvételi díja (2008.01.01.) <50 MWe, távhővel kapcsolt: 32,59 (csúcs), 20,82 (völgy), 3,00 (mélyvölgy) Ft/kWh. <20 MWe, nem távhővel kapcsolt: 27,32 (csúcs), 18,73 (völgy), 3,00 (mélyvölgy) Ft/kWh. 50-100 MWe távhővel kapcsolt, >20 MWe nem távhővel kapcsolt + használt berendezést magába foglaló erőműegység: 18,64 (csúcs), 11,64 (völgy), 3,00 (mélyvölgy) Ft/kWh. 50-100 MWe, távhővel kapcsolt: 28,58 (csúcs), 17,97 (völgy), 3,00 (mélyvölgy) Ft/kWh.

ELMŰ (1-3. erőműegység) munkanap/nem munkanap Időszak Téli időszámítás Nyári időszámítás Csúcs 700-2300 (16h/nap) 800-2400 (16h/nap) Völgy 2300-0230, 600-700 (4,5h/nap) 0700-0230 (19,5h/nap) 2400-0330, 700-800 (4,5h/nap) 0800-0330 (19,5h/nap) Mélyvölgy 0230-0600 (3,5h/nap) 0230-0700 (4,5h/nap) 0330-0700 (3,5h/nap) 0330-0800 (4,5h/nap)

Hőigény

Hő Energiahatékonyság javítása (hőfelhasználás kb. 40 %-a, épületek energetikai tanúsítványa). Megújuló energiaforrást az alaphőigényre. Kooperáció a csúcshőforrással. Hőár nem támogatott (szó van róla!). A földgázár kikényszeríti az energiahatékonyság javítását és a megújuló tüzelőanyagok kisebb mértékű visszaterjeszkedését (közel azonos komfort mellett).

Energiahordozók árarányai Fogyasztói ár (jellemző) Energiára vetített ár [Ft/GJ] Benzin 300 Ft/l (ρ=0,83 kg/l, Hü=42 MJ/kg) 8606 Brikettszén 50 Ft/kg (Hü=20 MJ/kg) 2500 Tűzifa 15 Ft/kg (Hü=10 MJ/kg) 1500 Háztartási tüzelőolaj 250 Ft/l (ρ=0,87 kg/l, Hü=40 MJ/kg) 7180 Lakossági nappali villamos energia 34,7 Ft/kWh=9,64 Ft/MJ (1 kWh=3,6 MJ) 9640 (3374 tüa: ηr=0,35) Vezetékes földgáz 81,3 Ft/Nm3 (Hü=34 MJ/Nm3) 2393 Palackos PB-gáz 300 Ft/kg (Hü=45 MJ/kg) 6667 Fűtési forróvíz 2600 Ft/GJ 2600